Desenvolvimento de cerâmica vermelha por monoqueima rápida a partir de massas compostas por argilominerais

Abstract

A monoqueima rápida tem sido utilizada para fabricação de telhas por empresas de Santa Catarina. Mas estas usam composição de massa e sistemas de prensagem por massa seca, típicos da cerâmica de revestimento. Portanto, os produtores de telhas cerâmicas não estão utilizando as composições de massa e sistemas de conformação típicos da cerâmica vermelha, ou seja, massas compostas apenas por argilominerais e conformadas por extrusão. A tecnologia de queima rápida utilizando fornos a rolos viabiliza o uso de taxas de aquecimento mais rápidas com um tempo de ciclo de queima mais curto, reduzindo o custo energético e aumentando significativamente a capacidade produtiva da indústria. Desta forma, esta dissertação apresenta o estudo do efeito da taxa de aquecimento e da temperatura de queima sobre as propriedades finais de produtos de cerâmica vermelha extrudados, obtidos a partir de misturas de argilominerais e processados por queima rápida. Foram selecionadas cinco matérias-primas a partir das jazidas pertencentes à cooperativa de extração mineral do sindicato da indústria de cerâmica vermelha local. As matérias-primas foram conformadas por extrusão e queimadas em forno elétrico à 950°C sob um ciclo de queima de 90 min. As matérias-primas cruas foram caracterizadas quanto a sua plasticidade e comportamento em queima (DSC/TG). As matérias-primas queimadas foram caracterizadas quanto a sua absorção de água, resistência mecânica e variação dimensional. Após caracterização, três matérias-primas foram selecionadas para o desenvolvimento das formulações utilizando-se planejamento experimental de misturas e análise de variância. As composições conformadas por extrusão foram submetidas a ciclos de queima de 30 min e 90 min em temperaturas de 950°C e 1050°C. As composições foram caracterizadas segundo os mesmos ensaios utilizados para as matérias-primas. Os resultados obtidos mostram a viabilidade de obtenção de produtos de cerâmica vermelha extrudados pelo processo de monoqueima rápida em fornos a rolos, utilizando matérias-primas argilosas. Foi possível determinar que cinco composições estão aptas ao processamento por queima rápida a partir de três argilominerais e que estes produtos atendem às especificações da normas NBR 15270-1/2005 para cerâmica vermelha.

Nowadays, the fast single firing process has been used by Santa Catarina’s ceramic roof tiles manufacturers. But paste compositions and pressing systems used by them are typical for ceramic tiles processed by dry milling. Therefore, the ceramic roof tile producers are not using paste compositions and forming systems typical for clay ceramics, that is, pastes composed only by clays and formed by extrusion. The fast single firing technology using roller kilns enables the use of faster heating rates with shorter firing cycles, therefore reducing energy costs and significantly increasing the clay industry productive capacity. Therefore, this dissertation presents the heating rate and firing temperature effect on the final properties of extruded clay ceramics obtained from mixtures of clay minerals and processed by fast firing. Five raw materials were selected from deposits belonging to the mining cooperative of the local ceramic industry union. The raw materials were processed by extrusion and fired in an electric furnace at 950 °C during 90 min. The unfired raw materials were characterized for plasticity and firing behavior (DSC/TG). The fired raw materials were characterized for water absorption, mechanical strength and dimensional change. After characterization, three raw materials were selected for the development of formulations using mixtures design and analysis of variance. The compositions processed by extrusion were subjected to firing cycles of 30 min and 90 min at 950 °C and 1050 °C maximum temperatures. The compositions were characterized using the same tests used for raw materials. The results show the feasibility of obtaining extruded clay products by fast single firing process in roller kilns, using only clay minerals as raw materials. Five compositions are suitable for processing by fast firing from three clay minerals and the resulting products meet the specifications of the NBR 15270-1/2005 standards for clay ceramics.